一種模擬外軍主動防護系統(tǒng)的靶標

郭 彪，孔小林，張林銳，郭芝宏，張旭光

(中國華陰兵器試驗中心， 陜西 華陰 714200)

陸軍是負責地面作戰(zhàn)的主要軍種，各類坦克、裝甲車輛是陸軍面臨的主要威脅，也是陸軍各類反坦克武器、坦克炮、直升機機載武器、無人機等攻擊的主要目標?，F(xiàn)代戰(zhàn)爭中，坦克裝甲車輛作為陸軍的主戰(zhàn)裝備，受到陸地和空中各種智能化反裝甲武器立體攻擊的威脅，傳統(tǒng)裝甲防護面臨嚴峻挑戰(zhàn)。在不斷提升裝甲車輛火力、機動性和防護性能以抵御各種威脅的同時，對已暴露目標的坦克裝甲車輛實施有效的主動防護已成為增強坦克裝甲車輛防護能力的重要手段[1]。

靶場作為武器裝備試驗和鑒定的主要場所，其靶標的建設水平對于靶場建設和武器裝備鑒定有著十分重要的地位和意義。美軍高度重視靶標特別是具備真實戰(zhàn)場對抗能力靶標裝備的發(fā)展建設，認為靶標模擬威脅目標的逼真程度，從根本上決定了靶場的試驗鑒定水平，決定了靶場效果和戰(zhàn)場效果的一致程度，進而決定了武器裝備的最終作戰(zhàn)效能。在武器系統(tǒng)試驗中，任何所需靶標的缺乏或性能不足，對試驗的逼真性和充分性將產(chǎn)生十分不利影響，極大地增加了武器系統(tǒng)日后的作戰(zhàn)使用風險[2]。因此，針對我陸軍地面作戰(zhàn)面臨的主要威脅——坦克，通過分析其主要光電對抗手段，構建能夠逼真模擬其戰(zhàn)術對抗特性的靶標系統(tǒng)，是當前靶場試驗鑒定亟需開展的一項工作。

1 主動防護靶標的建設需求

靶場作為考核武器裝備性能的“直接責任方”，能否有效考核武器裝備的戰(zhàn)技性能和作戰(zhàn)效能，很大程度上取決于靶標模擬真實目標的逼真程度。目前，××靶場建設有一定量的拖曳式遙控靶車和模擬實體靶車，能夠從運動速度、外形特性、紅外特性、毫米波特性等方面進行近似模擬。對于性能試驗，各類反坦克導彈、坦克炮、炮射導彈、制導兵器均需在定型試驗中考核武器系統(tǒng)抗干擾能力，另外，《GJB4223—2001反坦克導彈武器系統(tǒng)抗干擾定型試驗規(guī)程》、《GJB5389—2005炮射導彈試驗方法》、《GJB8328—2015直升機載空地導彈武器系統(tǒng)設計定型試驗規(guī)程》等軍標中也明確提出武器系統(tǒng)抗干擾能力考核要求。

對于作戰(zhàn)試驗，各類主戰(zhàn)坦克、反坦克武器系統(tǒng)作戰(zhàn)性能的考核也需要通過與近似真實的敵方坦克目標進行戰(zhàn)術對抗，考核武器系統(tǒng)的體系作戰(zhàn)效能。對于部隊合成化訓練，目前在××邊界沖突對抗加劇的背景下，外軍現(xiàn)役俄制T-90主戰(zhàn)坦克是我陸軍主要的作戰(zhàn)防御和打擊對象，在部隊訓練中必須對該型坦克的性能特點(特別是光電對抗性能)進行研究，敵方坦克主動干擾的戰(zhàn)術動作場景進行設計，對安裝有“窗簾”光電對抗系統(tǒng)T-90主戰(zhàn)坦克進行真實模擬，建設具備光電對抗能力的地面坦克靶標，通過真實環(huán)境下的戰(zhàn)場訓練，保證在未來可能的軍事行動中充分發(fā)揮我陸軍戰(zhàn)斗力。

2 坦克主動防護系統(tǒng)

主動防護系統(tǒng)既可以在車輛周圍一定的范圍內形成一道防護圈，在敵方來襲的彈藥擊中車體前將其攔截、摧毀，也可以通過干擾彈或干擾器來干擾敵方武器的制導或瞄準裝置，或通過降低車輛本身的信號特征及生成假目標來干擾制導彈藥。其特點主要是反應迅速、全方位防護、成本適中，在國外主要坦克裝甲車輛上均有裝備，如俄制T-90、阿瑪塔主戰(zhàn)坦克。主動防護技術以其有限的增重，通過引入全新的防護理念，融合成多種防護技術，不但增加防護的深度，而且拓展了防護空間。

主動防護系統(tǒng)分為主動(或硬殺傷)型和對抗(或軟殺傷)型兩種。對抗(或軟殺傷)系統(tǒng)則是利用煙幕彈、干擾機、誘餌及降低特征信號等多種手段迷惑和欺騙來襲的敵方導彈，這種系統(tǒng)并不對導彈造成損傷，系統(tǒng)主要包括光告警接收機與煙幕彈發(fā)射器、紅外誘騙或干擾機、激光誘騙機與激光致盲器。主動(或硬殺傷)系統(tǒng)是一種近距離反導防御系統(tǒng)，系統(tǒng)工作時，在車輛周圍的安全距離上構成一道主動火力圈，在敵方導彈或炮彈擊中車輛前對其進行攔截和摧毀，破壞或減少其威脅。本文主要研究對抗(或軟殺傷)型主動防護靶標。

有關資料顯示，主動防護系統(tǒng)可將坦克在作戰(zhàn)中的生存概率顯著提高。例如，俄羅斯“窗簾”光電干擾系統(tǒng)可將下列武器的命中系數(shù)降低：“陶”、“龍”、“小牛”、“地獄火”和“銅斑蛇”等激光制導導彈命中系數(shù)降低到原來的1/4到1/5；“米蘭”、“霍特”等導彈命中系數(shù)降低到原來的1/3；炮彈和從帶有激光測距儀的坦克上發(fā)射的反坦克彈丸命中系數(shù)降低到原來的1/3[3]。

3 主動防護靶標關鍵技術

1) 探測技術

主動防護技術是在探測技術基礎上發(fā)展起來的，探測技術的高低，直接影響主動防護系統(tǒng)的防護效能[4]?？紤]到靶標本身的特點和所執(zhí)行的試驗任務以及實戰(zhàn)化的相關要求，主動防護系統(tǒng)探測器組由多頻譜光學探測器、車載微型雷達等組成。多頻譜光學探測器主要用來探測對靶車有威脅的光源。主要威脅的光譜為：可見光、近紅外、中紅外及遠紅外。雷達探測器要求雷達體積小、測角和測距精度高，所以一般采用毫米波雷達。

2) 數(shù)據(jù)融合技術

主動防護系統(tǒng)探測器組是由多個探測器(傳感器)組成的，其探測頻譜范圍幾乎可以覆蓋從可見光到毫米波。數(shù)據(jù)融合通過對來自不同傳感器的信息或數(shù)據(jù)進行分析、識別、推理、判斷，綜合各類傳感器的采樣信息及其他信息源提供的信息與有關實體的位置、特點及身份的決策或推理做出正確響應。

3) 煙幕技術

煙幕技術包括熱煙幕、拋射式煙幕等，其頻譜覆蓋范圍也由原來的可見光、近紅外，到現(xiàn)在的可覆蓋可見光、近紅外、中遠紅外及遠紅外，通過控制煙幕形成時間、有效作用時間等來控制主動防護系統(tǒng)的干擾范圍。

4) 紅外干擾技術

紅外干擾技術最早在空軍應用，其基本原理是：利用寬譜紅外光源發(fā)射帶有編碼信息的紅外光，誘使敵方主動或半主動制導導彈偏離目標，從而達到保護自己的目的。俄羅斯的“窗簾”主動防護系統(tǒng)就是這一技術的典型代表[5]。

5) 激光干擾/誘偏技術

激光干擾/誘偏技術是通過對接收到的激光告警脈沖進行識別和預測，再控制激光誘餌機產(chǎn)生激光脈沖來欺騙敵方激光制導設備，使其攻擊到其他方向，達到誘偏的目的。其主要關鍵技術包括威脅脈沖碼識別技術和干擾/誘偏激光同步技術。激光誘偏系統(tǒng)要能夠將收到的激光威脅脈沖進行信號處理，以識別出敵方的激光制導脈沖的特征，從而發(fā)射出預測后的誘偏脈沖，達到干擾的目的；激光誘偏系統(tǒng)對整個系統(tǒng)的時鐘要求非常嚴格，在處理過程中，要求系統(tǒng)各部分的時間能夠嚴格同步，才能夠對敵方的波門技術及波門錄取技術等進行有效干擾。

6) 系統(tǒng)總體集成技術

系統(tǒng)總體集成技術也可稱為系統(tǒng)總體優(yōu)化設計技術，主動防護系統(tǒng)包含有多個分系統(tǒng)，所采用的技術措施也很廣很復雜，必須采取總體集成技術，采用模塊化設計思想，充分利用已有的主動防護手段，根據(jù)不同類型試驗任務對新型靶標的不同要求，采用合適的主動防護技術。

4 模擬“窗簾”主動防護系統(tǒng)靶標

各類資料顯示，外軍裝備的各型T-90主戰(zhàn)坦克是當前外軍陸軍作戰(zhàn)的主要裝備，目前外軍擁有(包括原裝引進和本土組裝)約2000輛T-90坦克(包括500輛配備有“窗簾-1”型光電防護系統(tǒng)的T-90MS坦克)，另外，外軍還不斷希望俄羅斯能為其舊版T-90坦克提供升級服務，加裝“窗簾”光電對抗系統(tǒng)等現(xiàn)代化的光電設備，增強其戰(zhàn)場生存能力和作戰(zhàn)能力[6]。由此，T-90坦克將是我陸軍地面作戰(zhàn)面臨的主要威脅，也是我陸軍在××戰(zhàn)爭沖突中面臨的主要作戰(zhàn)對象之一，如圖1所示。針對“窗簾”主動防護系統(tǒng)的系統(tǒng)組成、工作原理、性能參數(shù)等開展模擬研究，是開展真實作戰(zhàn)環(huán)境下戰(zhàn)場環(huán)境構建一項重要工作。

圖1 安裝有“窗簾”主動防護系統(tǒng)的T90坦克

4.1 “窗簾”主動防護系統(tǒng)

“窗簾”是一種軟殺傷型主動防護系統(tǒng)，用于干擾敵方半自動瞄準線指令反坦克導彈、激光測距儀和目標指示器。該系統(tǒng)主要由紅外照射干擾系統(tǒng)(包括兩部照射儀、兩個調制器、一個控制盒)和寬頻帶激光全向告警及煙幕彈發(fā)射系統(tǒng)(包括兩個概略定位激光探頭及四個精確定位激光探頭、煙幕彈發(fā)射控制盒及12個發(fā)射筒、一個電子控制器、一個系統(tǒng)控制面板、一個輔加顯示面板)，變流機PT-800(交流、36 V、400 MHz)，3D17煙幕彈(多功能氣溶膠型)或3D6煙幕彈(煙幕型)組成。根據(jù)公開文獻，“窗簾”主要技術指標有：激光告警系統(tǒng)能夠對照射來的激光進行判定，確定激光束是用于測距、照射還是制導，確定入射激光的角度和方位，控制發(fā)射煙幕彈，從而在威脅方向距坦克50～80 m的距離上，在1.5～3 s內快速建立一道寬20 m、高15 m的煙幕，能有效阻擋可見光和0.4～1.4 μm的紅外光。車載紅外干擾機工作波段位0.7～2.5 μm；單個發(fā)射器沿軸向的光強高于2×105cd，調制頻率5 kHz，可覆蓋20°方位×4°俯仰的角空域，并且可以在目標識別后2s內做出反應[7-8]。

4.2 靶標系統(tǒng)組成

模擬“窗簾”的TAPS靶標基于現(xiàn)有地面靶車平臺，通過在現(xiàn)有靶車(包括實裝改造靶車、三維仿形靶車等)平臺上搭載靶載主動防護系統(tǒng)，實現(xiàn)對俄軍“窗簾”主動防護系統(tǒng)的逼真模擬。靶標通過激光告警、煙幕干擾、紅外干擾等功能，構建車載光電主/被動干擾環(huán)境，檢驗激光半主動制導、光學指令制導導彈/炮彈的抗干擾能力，從而對其打擊有效性和實際作戰(zhàn)效能進行評估。

靶標主要由靶標平臺、激光告警設備、煙幕發(fā)射設備、紅外干擾設備及綜控設備組成，如圖2所示。

圖2 靶標系統(tǒng)組成

靶標平臺：用于模擬外軍M1A2、T90等主戰(zhàn)坦克的目標特性和機動能力，能夠搭載靶載主動防護系統(tǒng)，主要分為拖曳式遙控靶車、實裝改造靶車和三維仿形靶車，其中三維仿形靶車如圖3所示。

圖3 T90坦克三維仿形靶車

激光告警設備：激光告警設備可探測1.06 μm、1.54 μm、1.57 μm三個波段，對來襲單脈沖測距激光、連續(xù)照射激光進行告警，并進行激光方位、激光重頻和編碼識別。激光告警設備由四個激光探測模塊和一個信息處理單元組成，四個探測模塊分別安裝在模擬作戰(zhàn)平臺左前、右前、左后和右后四個位置處，如圖4所示。單個探測模塊含3路激光探測傳感器通道。每路激光探測通道包括：光學(濾光片、小孔光闌、光纖)、光電檢測(含探測器)模塊、預處理模塊。信號處理單元可根據(jù)激光告警模塊激光獲取的信號頻率、脈寬等信息量進行抗干擾、目標批次、方位等處理，并將處理結果發(fā)送到綜合處理器進行解析。

圖4 激光告警設備安裝示意圖

煙幕發(fā)射設備：煙幕發(fā)射設備由綜控設備接收到告警信息后，再經(jīng)威脅等級判斷后控制發(fā)射，在離防護目標50～70 m處形成15 m×20 m的煙幕遮蔽墻。煙幕發(fā)射設備主要由發(fā)射筒和煙幕彈組成，如圖5所示。

紅外干擾設備：紅外干擾設備主要由紅外發(fā)射源、高頻大功率電源、光學單元等幾部分組成，由綜控設備接收到告警信息后控制發(fā)射0.7～2.5 μm波段非相干紅外光，用以干擾光學指令制導導彈/炮彈。紅外干擾源為紅外干擾信號產(chǎn)生器，選用高壓短弧氙燈，用以產(chǎn)生紅外干擾信號；高頻大功率脈沖調制電源的作用是將紅外干擾源發(fā)出的信號調制成所需要的方式和強度；光學系統(tǒng)的作用是將干擾信號發(fā)送到所需要的空域。紅外干擾設備組成框圖如圖6。

圖5 煙幕發(fā)射設備連接組成圖

圖6 紅外干擾設備組成框圖

綜控設備：綜控設備接收告警設備的激光威脅等級、告警方位信息、重頻信息及碼型信息，進行分析、決策，控制相應干擾設備實施干擾。綜控設備由綜合控制硬件及運行在硬件上的軟件組成。綜合控制硬件包括濾波器、組合電源模塊、綜合控制電路和各分機接口等組成。綜控設備硬件組成框圖如圖7。

圖7 綜控設備硬件組成框圖

系統(tǒng)有3種工作模式：

模式1：手動工作模式。各分機均可單獨安放于試驗平臺上，單獨開機，獨立完成作戰(zhàn)功能與分機戰(zhàn)技指標。

模式2：激光告警聯(lián)動煙幕干擾。當系統(tǒng)中的激光告警設備收到敵方激光威脅信號后，對來襲單脈沖測距激光、連續(xù)照射激光進行告警和方位識別，并將信息送至綜控設備。如果激光源在前方，則電子控制器會自動確定與該方向最適合的一個或三個煙幕彈發(fā)射筒(數(shù)量取決于煙幕彈發(fā)射數(shù)量選擇開關)，并檢測其中是否有彈及發(fā)射電路是否正常，如果有彈且電路正常，則會使該發(fā)射筒單元發(fā)射煙幕彈。如果最合適的位置無彈或電路不正常，則該電子控制器會選擇并擊發(fā)與該發(fā)射筒相鄰且靠近目標一側的發(fā)射筒，以此類推。煙幕彈飛行3 s后在距離靶標為50～80 m處起爆，3 s內形成約15 m×20 m的濃密氣溶膠云，并維持30 s以上。

模式3：激光告警聯(lián)動紅外干擾設備。當系統(tǒng)中的激光告警設備收到敵方激光威脅信號后，對來襲單脈沖測距激光、連續(xù)照射激光進行告警和方位識別，并將信息送至綜控設備。綜控設備指令紅外干擾設備工作，向威脅源方向發(fā)射紅外強光，對紅外制導導彈進行干擾。需要注意的是，由于紅外干擾設備的注入電功率達上千瓦，干擾源存在一定的電光轉換效率，持續(xù)工作時，其發(fā)熱量會增加，因此，紅外干擾裝置的干擾時間和干擾強度需進行一定閾值設計，并采取“壓制”和“照射”兩種工作模式的切換來到達干擾效果。

通過系統(tǒng)的開發(fā)和研制，能夠對武器系統(tǒng)反應時間、分系統(tǒng)反應時間、紅外抗干擾能力、煙幕抗干擾能力等技術指標進行考核[9-10]，并能在貼近實戰(zhàn)的復雜背景條件下考核武器系統(tǒng)的整體作戰(zhàn)效能。

通過系統(tǒng)的開發(fā)和研制，能夠考核坦克分隊、反坦克分隊對裝備有“窗簾”主動防護系統(tǒng)T-90坦克的攻擊和防御的戰(zhàn)術應用，參訓官兵能夠通過合理制訂火力實施計劃、開展交叉射擊、降級使用火控系統(tǒng)和快速射擊等方式，對射擊中克服該光電系統(tǒng)的干擾[11]，以保證在未來可能的軍事行動中，充分發(fā)揮我地面部隊的戰(zhàn)斗力。

5 結論

本文提出了一種能夠模擬外軍主動防護系統(tǒng)的靶標，能夠為相關設備建設和試驗開展提供思路。